JPH02164731A - マイクロレンズアレイの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、微小な凸レンズを多数有するマイクロレンズ
アレイに関する。

［従来の技術］ 従来のマイクロレンズアレイは［伊賀他、光学第１Ｏ巻
、６号（１９８１）４１４Ｊに記載されているように、
平板マイクロレンズアレイとして作製されている。つま
り、ガラス基板上に円形開口のパターンを用い、イオン
拡散を行うと、三次元的な屈折率分布を基板内に形成す
ることができ、中心から二乗分布近似で屈折率が減少す
るという屈折率分布形のマイクロレンズを作製している
ものである。また、分布屈折率レンズとしては、セルフ
ォックレンズという名称で市販されている。これは、ロ
ッド状ガラスの周辺からイオン交替を行い、中心軸から
二乗分布で屈折率を減少させたもので、そのロッド状レ
ンズを多数、周期的に束めることで、セルフォックレン
ズアレイとしたものである。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、前述の従来技術では、平板マイクロレンズもセ
ルフォックレンズにしろ、イオン拡散（イオン交換）に
より屈折率分布を形成しているため、素子作製に要する
時間は数日から数週間必要であり、工業化するにはコス
ト高になり、生産性が低いという問題点を有する。

そこで本発明はこのような問題点を解決するもので、そ
の目的とするところは、生産性が高く容易に低コストで
製造できるマイクロレンズアレイを提供するところにあ
る。

［課題を解決するための手段１ 本発明のマイクロレンズアレイは、少なくともシリコン
アルコキシドを厚相とし、ゾルをゲル化しガラス化する
ゾル−ゲル法において、ゾルを液滴にし、透明基板上の
マイクロレンズを形成したい場所に付け、ゾル液の表面
張力により、凸レンズ形状に保ち、ゲル化させ、乾燥し
ドライゲルとした後熱処理によりガラス化させることを
特徴とする。

［作　用］ 本発明の構成を詳しく説明する。シリコンアルコキシド
は水と反応し加水分解され、シリカゾルを形成する。こ
の溶媒は水でも有機溶剤でも可能であるがいずれにして
も低粘度の流動性を有する液体である。シリカゾルを一
滴にして、ガラス等の透明基板上に付着させるとその表
面張力により半円弧状に保たれレンズ形状になる。シリ
カゾルはこのまま放置するとゲル化し、レンズ形状のシ
リカゲルに変化する。これを乾燥すると透明基板上に付
着したままのドライゲルとすることができ焼結すること
により透明基板上に透明にガラス化した半円弧状のレン
ズ形状のマイクロレンズを形成することができる。レン
ズの焦点距離を調整するためには、シリカゾルにグリセ
リンや、エチレングリコール、ポリエチレングリコール
等の増粘剤を添加することや、表面張力を変えるアルコ
ール類や水を添加することで接触角θを変えることが有
効である。また、ゾルの無機成分がシリコンのみである
と、ガラス化させる焼結温度が高いため使用できる透明
基板は、石英ガラスのみになるであろう、そこで、安価
で人手しやすい透明基板として、青板ガラスや白板ガラ
ス、あるいは透明プラスチック基板を使用するためには
、焼結温度を６００℃以下にする必要がある。その方法
としては、ホウ素、リン、ナトリウム、カリウム、等の
元素をゾルに、酸や塩の形で添加することが有効である
。

以上のようにして、透明基板上に半円弧状のマイクロレ
ンズを形成することができる。

［実　施　例１ 以下に実施例によって本発明の詳細な説明する。

実施例１ エチルシリケート２０８ｇ　（１モル）に０．　１規定
に塩酸１８０ｍε加えよく撹拌し加水分解した。次に、
シリカ粒子Ａｅｒｏｓｉｌ　　ＯＸ５０　（Ｄｅｇｕｓ
ｓａ社）を９０ｇ添加しよく撹拌し均一にした０次に、
０．２規定のアンモニア水を加え、ゾルのｐＨ値を４．
５にした。得られたゾルを注射器に取り、１滴づつ、石
英ガラス基板上に一列に等間隔で付は半円弧上に表面張
力より保ち、−列のゾルによるマイクロレンズ状ゾルを
形成した。２時間後ゾルはゲル化し、密閉容器中に１時
間放置した。次に６０°Ｃの乾燥機に投入し容器のツク
にピンホールを開け、ガラス基板上に付着したドライゲ
ルを作製した。室温から１３００℃まで徐々に温度を上
げ１３００℃で境結しガラス化した６以上により、石英
ガラス基板上にマイクロレンズアレイを作製できた。

実施例２ エチルシリケートをアンモニア水で加水分解して作製し
たコロイダルシリカを、ａ縮することにより、シリカ濃
度３０ｗｔ％、ｐＨ９，０で粒径０．２５μｍのコロイ
ダルシリカとした。このコロイダルシリカ３００ｇに２
規定の塩酸を添加しｐＨを１．５にした。これに、エチ
ルシリケート２０８ｇを加え、よく撹拌し、加水分解を
終了させた。この溶液に０．２規定のアンモニア水を添
加し、ｐＨを４．５に調整した。このゾルを注射器に取
り、−滴づつ、石英ガラス板上に、縦横に等間に付け、
マトリックス状にゾル滴をつけた。

それぞれの液滴は表面張力により、接触角θで半円弧を
形成し、レンズ形状にさせた。２時間放置することで、
ゲル化し、適当な乾燥スピードにコントロールすること
で、クラックのないマイクロレンズ状のドライゲルとし
た。１３００’Ｃで焼結することで透明なマイクロレン
ズとすることができた。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、ゾル−ゲル法のゾ
ルを小滴にし、透明基板上に付着するとゾルの表面張力
により半円弧状になり、レンズ形状を保つことができる
。この状態を維持しながらゲル化し乾燥、焼結すると、
ガラスのマイクロレンズが作製できる。このマイクロレ
ンズをアレイ状にならべるとマイクロレンズアレイにす
ることができる。

このようにして得られるマイクロレンズアレイはファク
シミリや複写機に使用でき、その低コスト化に貢献する
であろう、また液晶プロジェクタ−に用い、その画素に
対応するようにマイクロレンズを配置すると高輝度化に
役立つものと考えなマイクロレンズアレイは、種々の光
学製品の高機能化、低コスト化に大きく貢献することに
なるであろう。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少なくともシリコンアルコキシドを原料とし、ゾルをゲ
   ル化しガラス化するゾル−ゲル法において、ゾルを液滴
   にし、透明基板上のマイクロレンズを形成したい場所に
   付け、ゾル液の表面張力により、凸レンズ形状に保ち、
   ゲル化させ、乾燥しドライゲルとした後熱処理によりガ
   ラス化させることを特徴とするマイクロレンズアレイの
   製造方法。